起初被廣泛應(yīng)用的化學(xué)放大型EUV光刻膠是環(huán)境穩(wěn)定的化學(xué)放大型光刻膠(ESCAP),該理念由IBM公司的光刻膠研發(fā)團(tuán)隊(duì)于1994年提出,隨后Shipley公司也開展了系列研究。ESCAP光刻膠由對羥基苯乙烯、苯乙烯、丙烯酸叔丁酯共聚而成,其酸敏基團(tuán)丙烯酸叔丁酯發(fā)生反應(yīng)需要的活化能較高,因此對環(huán)境相對穩(wěn)定,具有保質(zhì)期長、后烘溫度窗口大、升華物少、抗刻蝕性好等特點(diǎn),后廣泛應(yīng)用于248nm光刻。1999年,時任Shipley公司研發(fā)人員將其應(yīng)用于EUV光刻,他們在19種ESCAP光刻膠中篩選出性能好的編號為2D的EUV光刻膠。通過美國桑迪亞實(shí)驗(yàn)室研制的Sandia10XIEUV曝光工具,可獲得密集線條的最高分辨率達(dá)70nm,線寬為100nm時LER為5.3nm,線寬為80nm時LER為7.5nm。該光刻膠即為Shipley公司推出的工具型EUV光刻膠EUV-2D。它取代PMMA成為EUV光刻設(shè)備的測試用光刻膠,直至2005年。光刻膠通常是以薄膜形式均勻覆蓋于基材表面。江浙滬PCB光刻膠
高分子化合物是很早被應(yīng)用為光刻膠的材料。中文“光刻膠”的“膠”字起初對應(yīng)于“橡膠”,而至今英文中也常將光刻膠主體材料稱為“resin”(樹脂),其背后的緣由可見一斑。按照反應(yīng)機(jī)理,高分子光刻膠基本可以分為兩類:化學(xué)放大光刻膠和非化學(xué)放大光刻膠。化學(xué)放大機(jī)理起初由美國IBM公司于1985年提出,后來被廣泛應(yīng)用于KrF及更好的光刻工藝中。化學(xué)放大光刻膠的光敏劑為光致產(chǎn)酸劑,主體材料中具有在酸作用下可以離去的基團(tuán),如叔丁氧羰基酯、金剛烷酯等。在光照下,光致產(chǎn)酸劑生成一分子的酸,使一個離去基團(tuán)發(fā)生分解反應(yīng),原本的酯鍵變成羥基(通常是酚羥基),同時又產(chǎn)生一分子的酸;新產(chǎn)生的酸可以促使另一個離去基團(tuán)發(fā)生反應(yīng);如此往復(fù),形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。昆山光分解型光刻膠顯示面板材料亞甲基雙苯醚型光刻膠:這種類型的光刻膠適用于制造精度較低的電路元件。
化學(xué)放大型光刻膠體系中有一個比較大的問題,就是光酸的擴(kuò)散問題。光酸的擴(kuò)散會增加光刻過程的圖案的粗糙度,進(jìn)而影響光刻結(jié)果的分辨率。而將光致產(chǎn)酸劑與光刻膠主體材料聚合在一起,則有可能解決這一問題。此外,光致產(chǎn)酸劑(特別是離子型光致產(chǎn)酸劑)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與主體材料相差較大,極易在成膜時發(fā)生聚集,導(dǎo)致微區(qū)分相現(xiàn)象;而光致產(chǎn)酸劑與光刻膠主體材料共價鍵合后,分布均勻性可以得到改善,這也有利于獲得質(zhì)量更好的光刻圖案。
起初應(yīng)用于 EUV 光刻的光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。PMMA曾廣泛應(yīng)用于193nm光刻和電子束光刻工藝中,前者為EUV的前代技術(shù),后者的反應(yīng)機(jī)理與EUV光刻有較多的相似點(diǎn)。PMMA具有較高的透光性和成膜性、較好的黏附性,通常應(yīng)用為正性光刻膠。在光子的作用下,PMMA發(fā)生主鏈碳-碳鍵或側(cè)基酯鍵的斷裂,形成小分子化合物于顯影液。早在1974年,Thompson等就利用PMMA作為光刻膠,研究了其EUV光刻性能。隨后,PMMA成為了重要的工具光刻膠。光刻膠必須在存儲和處理中受到保護(hù)。
除了錫氧納米簇之外,近年來以鋅元素為中心的納米簇也用于了EUV光刻。第一種鋅氧納米簇光刻膠由法國上阿爾薩斯大學(xué)的Soppera課題組在2016年報道。曝光后,鋅氧納米簇發(fā)生交聯(lián)聚集,在曝光區(qū)域形成金屬-氧-金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)負(fù)性光刻。隨后,Xu等借鑒了這一結(jié)構(gòu),制備了3-甲基苯基修飾的Zn-mTA,將其用作EUV光刻膠。光致產(chǎn)酸劑產(chǎn)生的酸引發(fā)Zn-mTA納米簇的配體交換,從而改變納米簇表面的電荷分布,減弱了其在非極性溶劑中的溶解性,實(shí)現(xiàn)負(fù)性光刻。Zn-mTA呈現(xiàn)出良好的溶解性、成膜均一性,可以在47mJ·cm?2的劑量下獲得15nm的光刻線條。由于Zn-mTA具有更小的尺寸和更窄的尺寸分布,因此可以獲得比金屬氧化物納米顆粒光刻膠更高的分辨率。光刻膠行業(yè)的上下游合作處于互相依存的關(guān)系,市場新進(jìn)入者很難與現(xiàn)有企業(yè)競爭,簽約新客戶的難度高。浙江TFT-LCD正性光刻膠
必須規(guī)定光刻膠的閑置期限和存貯溫度環(huán)境。江浙滬PCB光刻膠
盡管HSQ可以實(shí)現(xiàn)較好的EUV光刻圖案,且具有較高的抗刻蝕性能,但HSQ較低的靈敏度無法滿足EUV光刻的需求,且價格非常昂貴,難以用于商用的EUV光刻工藝中。另外,盡管HSQ中Si含量很高,但由于O含量也很高,所以HSQ并未展現(xiàn)含Si光刻膠對EUV光透光性的優(yōu)勢,未能呈現(xiàn)較高的對比度。因此,研發(fā)人員將目光轉(zhuǎn)向側(cè)基修飾的高分子光刻膠。使用含硅、含硼單元代替高分子光刻膠原本的功能性含氧側(cè)基,既可有效降低光刻膠對EUV光的吸收,又有助于提高對比度,也可提高抗刻蝕性。江浙滬PCB光刻膠